포커스 섀도우 기술은 단일 층 유동 영역의 횡단 구조 분포를 캡처하고 측정할 수 있으며, 유동장 시각화 및 유동장 매개변수 측정에서 중요한 역할을 합니다. 초고속 환경에서 포커스 섀도우 시스템의 유동장 측정 효과를 보장하기 위해, 본 논문은 입류 마하 수, 충격파 각도 등 유동장 특성 매개변수로부터 출발하여 급격한 포커스 깊이와 기류 편향 각도 간의 관계를 유도하고 시스템 측정 요구를 결합하여 민감도, 급격한 포커스 깊이 및 해상도 지표의 범위를 결정하였습니다. 이를 바탕으로 포커스 섀도우 영상 원리 및 광로 특성에 근거하여 시스템 매개변수 최적화를 통해 시스템 성능을 향상시켰습니다. 소스 격자-칼날 격자 영상 및 서로 다른 물체 거리에서의 유동장 목표 영상 설정을 위한 다중 구조를 구현하여 Φ300 mm 시야 대구경 포커스 섀도우 시스템 설계를 완료하였습니다. 조립이 완료된 포커스 섀도우 시스템을 검사한 결과, 물체 거리 변화 범위가 1 m인 경우에도 시스템의 테스트 구역 영상 해상도는 모두 23 lp/mm 이상에 도달하였고, 급격한 포커스 깊이는 모두 35 mm 이내였습니다. 본 시스템을 이용하여 고속 동적 유동장 영상을 촬영한 결과, 표시 효과가 양호하였습니다. 테스트 결과 설계된 광학 시스템이 유동장 밀도 정밀 관찰 요구를 충족할 수 있음을 보여주었습니다.

유동장 밀도; 포커스 섀도우; 마하 수; 급격한 포커스 깊이; 최적 설계